Научный журнал
Современные наукоемкие технологии
ISSN 1812-7320
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,940

ИНТЕНСИФИКАЦИЯ ПРОЦЕССОВ ПОВЕРХНОСТНОГО ЛЕГИРОВАНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ЖЕЛЕЗОУГЛЕРОДИСТЫХ СПЛАВОВ

Иванов С.Г. Гурьев М.А. Гурьев А.М. Земляков С.А. Иванов А.Г.
Наиболее часто встречающийся режим работы деталей машин и инструмента - режим поверхностного износа, который преобладает более чем в 75% случаев выхода из строя деталей машин и инструмента. В связи с этим все большую актуальность начинают приобретать различные способы поверхностного упрочнения, в том числе и диффузионные. Эта тенденция обусловлена проблемой экономии стратегических металлов (марганец, хром, кобальт, вольфрам, ванадий, молибден, ниобий и др.) и перехода к массовому потреблению экономно-легированных сталей, а также высокой экономичности диффузионных способов упрочнения поверхности деталей и их относительной простотой по сравнению с другими способами упрочнения. Применение диффузионных упрочняющих и защитных покрытий позволяет существенно снизить затраты на изготовление и улучшить эксплуатационные свойства создаваемых изделий. В ряде случаев химико-термическая обработка (ХТО) является единственно возможным средством получения требуемых эксплуатационных свойств не только поверхности, но и изделия в целом.

Лидерство в плане повышения таких параметров как износостойкость, теплостойкость и поверхностная твердость принадлежит покрытиям на основе бора.

На основе проведенных исследований группой авторов под руководством д.т.н., проф. А.М. Гурьева разработаны оригинальные насыщающие среды и технологии насыщения с применением разработанных сред, позволяющие проводить процесс одновременного комплексного диффузионного насыщения поверхности железоуглеродистых сплавов бором совместно с другими элементами. Данные разработки позволили сократить время насыщения в 2-6 раз, при этом были получены диффузионные слои толщиной до 350 мкм. Комплекс эксплуатационных свойств данных покрытий позволяет повысить ресурс работы упрочненных деталей машин и инструмента в 2-4 раза, а в некоторых случаях и до 30 раз.

В результате исследования процессов одновременного комплексного диффузионного насыщения бором и другими элементами установлено, что:

  • насыщение из обмазок более экономично по отношению к другим способам химико-термической обработки (ХТО) и эффективно с точки зрения управления параметрами процесса насыщения при химико-термо-циклической обработке (ХТЦО) (количество циклов, время выдержки при максимальной и минимальной температурах цикла) и получения покрытия с заданными свойствами;
  • исследованы и описаны основные закономерности и механизмы одновременного насыщения сталей бором и хромом, а также титаном, никелем, вольфрамом и другими элементами конструкционных и инструментальных углеродистых и низколегированных сталей. Установлено, что диффузия по границам зерен является главным механизмом карбоборирования за исключением наружного слоя, где решающим фактором является реакционная диффузия. Формирующиеся в ходе борохромирования новые границы зерен и субзерен выполняют тройную роль. Во-первых, они служат основным каналом насыщения атомами бора и углерода основных глубинных слоев. Во-вторых, на них локализована большая часть карбоборидов.
    В-третьих, на них расположена значительная часть атомов бора и углерода, еще не образовавшихся боридов и карбоборидов;
  • показано, что циклический нагрев и охлаждение в интервале температур 600-1000°С с выдержкой от 1мин. до 1ч и количестве циклов от 3 до 20 значительно (в 1,5-
    2 раза) ускоряют кинетику процесса ХТО железоуглеродистых сплавов;
  • проведены производственные испытания деталей машин и инструмента, подвергнутых ХТО и ХТЦО по разработанным режимам. Испытания показали, что стойкость сверл после боротитанирования в изотермических условиях повышается до шести раз. Стойкость борохромированных ножей для бесцентрового шлифования корпуса распылителя из стали 65Г на
    20-30% ниже по сравнению с твердосплавными при стоимости их изготовления в 2-3 раза ниже. Стойкость кондукторных втулок для глубокого сверления топливоподводящих отверстий корпусов форсунок возросла в 8-12 раз. Стойкость проволокопротяжных роликов, подвергнутых борохромированию возросла в 10-12 раз.

Кроме высокой поверхностной твердости и износостойкости комплексные диффузионные слои на основе бора обладают также повышенными тепло- и коррозионной стойкостью: теплостойкость упрочненной таким образом Стали 3 возрастает до 650-750ºС против 450-500ºС у неупрочненной. Коррозионная стойкость в растворах безкислородных кислот возрастает в среднем на 50-150%, в растворах кислородсодержащих кислот на 30-180%.

Установлено положительное влияние циклического температурного воздействия с фазовыми α↔γ превращениями на интенсификацию диффузионных процессов.

При химико-термоциклическом насыщении диффузионный слой образуется в 1,5-2,0 раза быстрее, чем при изотермическом насыщении.

Определено оптимальное сочетание и количественное содержание компонентов насыщающей среды для поверхностного упрочнения сталей легированием. На новые составы обмазок и способы получения изделий с поверхностным упрочнением получены патенты РФ на изобретение.


Библиографическая ссылка

Иванов С.Г., Гурьев М.А., Гурьев А.М., Земляков С.А., Иванов А.Г. ИНТЕНСИФИКАЦИЯ ПРОЦЕССОВ ПОВЕРХНОСТНОГО ЛЕГИРОВАНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ЖЕЛЕЗОУГЛЕРОДИСТЫХ СПЛАВОВ // Современные наукоемкие технологии. – 2010. – № 9. – С. 101-102;
URL: https://top-technologies.ru/ru/article/view?id=25361 (дата обращения: 29.03.2024).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1,674